地球的构成成分分析研究

地球是由未知的陨石物质形成的。Fischer-Gödde

等人在《自然》中撰文。1个报告钌的成分在从格陵兰岛西南部古老的岩石中含有的同位素地球先前未知的积木的证据。出乎意料的是，推断出的材料中钌的同位素组成与已知的陨石组成不符。作者的发现表明，地球的挥发性成分，例如水和有机化合物，可能是在地球生长的最后阶段到达的。我们的星球是一系列越来越大的天体碰撞的产物2

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4。这些构造块是从大约46亿年前绕原太阳公转的尘埃和气体的原行星盘中吸出的。由于我们对磁盘残留物的访问有限，并且由于地幔的复杂，长期的地质加工过程中混合了地球的古老成分，因此很难确定地球的构成成分。关于地球构成问题的潜在答案可能来自将陆地岩石样品的同位素组成与太阳系历史前几百万年形成的陨石的同位素组成进行比较的研究。这些陨石被认为是较小的物体的代表，这些较小的物体最终合并形成岩石行星。因此，陨石是我们最有前途的候选地球材料。Fischer-Gödde及其同事的研究基于发现，陨石具有特征性的同位素组成，可作为指纹来区分不同类型的潜在构造块。例如，陨石（例如碳质球粒陨石）通常是“湿的”（也就是说，它们含有挥发性成分），与通常“干燥”的陨石具有不同的同位素指纹5。同位素组成的差异源自原行星盘中星尘的异质分布，被称为核合成同位素变异。如果可以在陆地岩石样本中识别出指纹，则可能提供了来自地球的陨石物质的证据。记录地面岩石中的指纹可以帮助限制对挥发性元素何时传递到地球以及它们来自何处的估计。这是因为某些元素的某些同位素的丰度（例如100钌（100

Ru））不仅可以区分湿的和干的构建基块，而且还可以追踪地球吸积历史的不同阶段。钌被归类为高度嗜铁（嗜铁）元素，因为它收集在地球内部富含金属的相中。因此，我们星球上的大多数钌都集中在其金属核中。然而，在地幔中有痕量的钌和其他高度嗜铁亲铁元素（HSEs），它们的相对比例接近于原始陨石6中测得的比例。这种情况的一个解释是，HSE元件加入到地幔形成的芯之后，在一个事件称为后期单板-当最终大约0.5％地球质量的（总重量百分比的）增生7，8。如果是这样，那么地幔中的钌和其他HSE会记录到地球9增生的最后物质的成分。它已经提出了单板后期也增加了地球的元素波动，可能是由碳质球粒陨石的吸积10，11。在过去几年的研究，但是，已经发现之间的不匹配100汝同位素组成（丰度100在地球的地幔茹陆地岩石），并在碳质球粒陨石12，13。因此，可以得出结论，碳质球粒陨石不构成晚期单板的一部分，从而使人们对向地球13输送挥发物的时间产生怀疑。该结论基于以下假设：地幔中的HSE不包含来自后期饰面之前的大量材料，这是一个合理的断言，因为对此的直接证据有限。如果晚-叶地幔确实含有大量未聚集在核心中的100

Ru，并且可以通过与现代地幔具有不同的100

Ru同位素组成来识别，那么碳质球粒陨石仍可能具有在后期饰面过程中被增加。迄今为止，还没有关于陆地岩石的核合成钌-同位素变化的报道。部分原因是因为地球具有活跃的板块构造和地幔对流，它们混合并稀释了其构造块的指纹。但是，在过去的几年中，分析方法14得到了进一步发展，使得能够以百万分之几的尺度测量同位素变化，从而有可能搜索这些原始同位素特征。通过比较100种陆地岩石的Ru同位素和陨石的同位素，Fischer-Gödde及其同事报告说，保存在格陵兰西南部岩石中的地球的古代部分保留了一个不寻常构造块的指纹（图1）。）。推断的同位素组成与已知的陨石组成不匹配的事实表明，当前的陨石收集在对原行星盘采样方面受到很大限制。作者将其异常的100

Ru数据解释为这些岩石源中晚-叶钌的同位素特征。考虑到他们在地幔中其他HSE组成的背景下的发现，作者建议，只有在后期胶合板中含有碳质球粒陨石以抵消前地壳成分的情况下，才能使地幔的现代组成与新数据保持一致。-地幔的底面部分。这意味着在地球形成的最后阶段，挥发物可能已经传递到地球。菲舍尔·哥德（Fischer-Gödde）及其同事的数据回答了一个长期存在的问题，即是否保留了地球的各种组成部分并可供研究使用。但是数据也提出了关键问题，这些问题的答案无疑将决定新发现的重要性。例